國際大型農(nóng)業(yè)工程項目種植制度設(shè)計及農(nóng)機配置方法

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)工程項目；種植制度；農(nóng)機配置；專家推薦法；作業(yè)量法；線性規(guī)劃法

中圖分類號：S22 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1795（2023）05-0014-03

DOI： 10.19998/j.cnki.2095-1795.2023.05.003

0引言

為積極踐行我國“一帶一路”倡議，以中國機械工業(yè)集團有限公司為代表的一些中央企業(yè)相繼在拉美、非洲和東南亞國家成功執(zhí)行了若干個大型農(nóng)業(yè)工程類項目。不同項目需要提供的產(chǎn)品或服務(wù)差異較大，有以土建為主、設(shè)備采購和安裝為輔的灌溉項目，有以設(shè)備采購和安裝為主、土建為輔的農(nóng)產(chǎn)品加工廠項目；同時也有涉及全產(chǎn)業(yè)鏈的綜合農(nóng)業(yè)項目，包括土地開荒、選種試驗、種植制度設(shè)計、農(nóng)機配置和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等內(nèi)容。

在涉及全產(chǎn)業(yè)鏈的綜合農(nóng)業(yè)項目中，種植制度設(shè)計是項目的核心。從技術(shù)管理上看，其決定了項目需要設(shè)計和建造什么樣的基礎(chǔ)設(shè)施；從成本管理上看，其對基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模和設(shè)備配置具有決定性作用，決定了項目的投入。農(nóng)機配置依種植制度而定，高端農(nóng)機價格普遍很高，優(yōu)秀的農(nóng)機配置方案能大幅減少采購成本，達到事半功倍的效果。因此，種植制度設(shè)計和農(nóng)機配置是項目開發(fā)和執(zhí)行時需要重點研究和把控的重要內(nèi)容，本文通過分析國際大型農(nóng)業(yè)工程項目的特點，探討種植制度設(shè)計和農(nóng)機配置方法，為項目高效、高質(zhì)量運營奠定基礎(chǔ)。

1種植制度設(shè)計

種植制度是指一個地區(qū)或生產(chǎn)單位的作物種類、配置、熟制與種植方式組成的一套相互聯(lián)系的技術(shù)體系，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的核心。種植制度的設(shè)定、改革與發(fā)展是與社會需求、經(jīng)濟狀況、技術(shù)水平和資源條件分不開的，并與生產(chǎn)力發(fā)展水平相適應(yīng)。合理的農(nóng)業(yè)種植制度對提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。在種植制度的研究和發(fā)展方面，不同國家和地區(qū)因不同的資源優(yōu)勢和經(jīng)濟狀況而各有側(cè)重。人少地多、農(nóng)業(yè)發(fā)達的歐美國家，側(cè)重于經(jīng)濟效益及資源和環(huán)境的保護；而人多地少的亞非國家，屬于生存型的農(nóng)業(yè)，側(cè)重于如何充分利用有效的農(nóng)業(yè)資源生產(chǎn)足夠多的糧食，評價種植制度的標(biāo)準(zhǔn)主要是農(nóng)學(xué)產(chǎn)量，其次才是經(jīng)濟利潤，有的甚至不考慮利潤。持續(xù)高效是種植制度改革和發(fā)展的終極目標(biāo)。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要各種自然資源，農(nóng)業(yè)自然資源在地球表面分布千差萬別，各國為了本國的農(nóng)業(yè)發(fā)展，根據(jù)本國農(nóng)業(yè)自然資源的地域分布規(guī)律，進行各種單項農(nóng)業(yè)區(qū)劃和綜合農(nóng)業(yè)區(qū)劃分類。世界各國、各地區(qū)在經(jīng)歷了少則幾百年、多則幾千年的發(fā)展后，已經(jīng)基本形成了穩(wěn)定的種植制度。那為什么在國際大型農(nóng)業(yè)工程項目中，一些國家還需要中國公司參與某地區(qū)的種植制度設(shè)計呢？其實，絕大部分農(nóng)業(yè)工程類項目只是農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，不涉及任何與“作物種植”有關(guān)的內(nèi)容，但有些項目業(yè)主希望借助中國優(yōu)秀的農(nóng)業(yè)種植技術(shù)做些研究，如在選種、提高單產(chǎn)、一年多熟制等方面進行試驗，以提高當(dāng)?shù)刈魑锏霓r(nóng)學(xué)產(chǎn)量，最終找到經(jīng)濟和技術(shù)的平衡點。

在作物選擇方面，一般而言，業(yè)主會根據(jù)自然條件、社會經(jīng)濟條件、種植習(xí)慣，以及國家的長期發(fā)展規(guī)劃來決定作物的種類。如某國主糧是玉米，該地區(qū)也具備生長玉米的良好氣候和土壤條件，而且常年需要進口來滿足國內(nèi)需求，考慮逐步減少玉米進口，該國農(nóng)業(yè)主管部門可能會把發(fā)展玉米種植作為主要的工作來做。具體到某一項目的作物選擇上，還會同時考慮其他主糧作物或經(jīng)濟作物進行搭配，盡量減少因長期種植同一作物導(dǎo)致土壤病蟲害增多的問題，還能提高經(jīng)濟效益。這樣就形成了以主要糧食作物為基礎(chǔ)，考慮優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)的良好局面。

農(nóng)業(yè)氣候條件、土壤條件和水文條件的調(diào)查是確定種植制度的重要內(nèi)容。這3種條件的調(diào)查涉及要素很多，通常情況下，不會在這3種條件調(diào)查完之后再推導(dǎo)出確定種植何種作物，而是先考慮一些作物作為備選項，再在調(diào)查完3種條件之后推導(dǎo)哪些作物是最合適的。

農(nóng)業(yè)氣候調(diào)查的目的，是通過調(diào)查該地區(qū)的日照、溫度和降雨量，對照作物不同生育期是否合適。如果待選擇的作物是某一地區(qū)已經(jīng)種植多年并經(jīng)實踐認(rèn)可的，那么大概率不會有問題。如果考慮選擇某一新的作物，在該地區(qū)從未嘗試種植過，那么就需要對照該作物的全生長周期比對氣象資料進行詳細(xì)研究，以基本判斷該作物在本地區(qū)是否適宜種植，最終結(jié)論還需要以試驗種植結(jié)果為準(zhǔn)。

土壤條件調(diào)查的目的，是調(diào)查土壤的質(zhì)地、pH值、養(yǎng)分指標(biāo)和環(huán)境指標(biāo)是否滿足待選作物的生長要求。在經(jīng)濟和科技條件好的國家和地區(qū)，可能建立了GIS系統(tǒng)并已經(jīng)搜集了這類數(shù)據(jù)，但是絕大部分情況下，需要現(xiàn)場去采樣收集最新的數(shù)據(jù)。土壤條件調(diào)查不僅能為作物選擇提供基本判斷，同時也為后期預(yù)測產(chǎn)量或土壤改良方法和投入提供數(shù)據(jù)支持。

水文條件調(diào)查的目的，是通過調(diào)查灌溉用水的可獲得性而對周邊地表水、地下水所做的調(diào)查。這部分工作應(yīng)根據(jù)作物選擇和降雨情況而適時開展，并根據(jù)作物特點、水資源情況決定灌溉方案。

在初選作物種類后，結(jié)合農(nóng)業(yè)氣候調(diào)查、土壤條件調(diào)查和水文條件調(diào)查，最后確定農(nóng)業(yè)種植制度。未來在項目運行過程中可根據(jù)情況發(fā)展逐步優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)。

2農(nóng)機配置方法

農(nóng)機配置在農(nóng)業(yè)工程項目的資產(chǎn)投入中占有較大比例，對后續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有直接和重大影響。在世界農(nóng)機發(fā)展史上，農(nóng)機選型和配備、農(nóng)機系統(tǒng)優(yōu)化得到了深入研究，運籌學(xué)、模糊數(shù)學(xué)和計算機技術(shù)等學(xué)科的發(fā)展，又為農(nóng)機配置的精確量化計算提供了基礎(chǔ)，進而促進了工程上的應(yīng)用。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率與機器系統(tǒng)的關(guān)系愈加密切。多數(shù)農(nóng)機化發(fā)達國家以一年一熟為主，采用分段作業(yè)法；我國很多地區(qū)則因多熟種植，廣泛采用流水作業(yè)法。20世紀(jì)80—90年代，基于一年多熟制的種植方式，我國農(nóng)機系統(tǒng)配備研究主要以工作量法和線性規(guī)劃法為主。工作量法簡便易行，能保證按時完成作業(yè)任務(wù)，但難以實現(xiàn)經(jīng)濟上的最優(yōu)；線性規(guī)劃法具有確定作業(yè)期限下優(yōu)化機器配備的功能，但不能計算適時性損失。

農(nóng)機配置涉及農(nóng)業(yè)機器的選型和數(shù)量配備兩個問題。農(nóng)業(yè)機器的選型是計算農(nóng)業(yè)機器配備量的基礎(chǔ)，不同選型方法會導(dǎo)致不同的選型結(jié)果，進而導(dǎo)致不同的經(jīng)濟效益和生產(chǎn)效益。農(nóng)機選型的方法主要有經(jīng)驗法、專家推薦法、試驗對比法和綜合評判法。①經(jīng)驗法主要是指依靠專家經(jīng)驗來選型，操作較為簡單，但對于復(fù)雜農(nóng)機系統(tǒng)，該方法的科學(xué)性不強。②專家推薦法是根據(jù)有經(jīng)驗的專家提供的意見來選擇機器系統(tǒng)型號，該方法集思廣益，用每一個專家廣博的知識、豐富的經(jīng)驗來提供信息。③試驗對比法是根據(jù)預(yù)先設(shè)立的相同評價參數(shù)，通過農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐的考核，對比分析哪種型號的機器適合于該地區(qū)的氣候、自然條件和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模，這種方法的科學(xué)性較強，但操作性較差。④綜合評判法是建立模糊數(shù)學(xué)模型，確定備選的機型，設(shè)置評價指標(biāo)，輸入相關(guān)的影響因素，最終得出機型的優(yōu)劣順序。

國內(nèi)外學(xué)者對農(nóng)業(yè)機器數(shù)量配備做過大量的試驗和研究，針對各地種植業(yè)的特點，并隨著計算機技術(shù)和系統(tǒng)工程理論的發(fā)展，主要采用的方法有作業(yè)量法、能量法、微分法、德爾菲法、線性規(guī)劃法、非線性規(guī)劃法、“機器一時間”系統(tǒng)配備法、最小年度配備法、混合整數(shù)規(guī)劃和計算機模擬法等。本文介紹3種主要的農(nóng)業(yè)機器數(shù)量配備方法。

①作業(yè)量法是歷史悠久且目前還被廣泛應(yīng)用的一種確定農(nóng)業(yè)機器系統(tǒng)配備量的方法，該方法是根據(jù)全年中田間作業(yè)高峰階段的工作量來配備農(nóng)機具數(shù)量，主要滿足高峰作業(yè)階段的農(nóng)機具數(shù)量要求，其他作業(yè)階段所需農(nóng)機具數(shù)量都可以滿足。作業(yè)量法受到普遍歡迎的原因在于它不需要高深的數(shù)學(xué)知識和復(fù)雜的計算工具，而計算結(jié)果既能滿足農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)過程中各環(huán)節(jié)對機器的需要，又能在一定程度上實現(xiàn)經(jīng)濟優(yōu)化的目的。②線性規(guī)劃法可以處理未知數(shù)量很多的問題，突出優(yōu)點是從許多個可行方案中找出一個最優(yōu)的方案，但該方法要求全部必要的經(jīng)濟條件和農(nóng)藝條件都能用線性不等式方程列出來，而且作為最優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)也應(yīng)用線性方程式列出。如果線性表達式不能如實地反映生產(chǎn)實際，就只能求助于非線性規(guī)劃法了。③非線性規(guī)劃法分為有約束和無約束條件兩種情況，同屬求一個多元高階函數(shù)極大值或極小值問題。非線性規(guī)劃法能求解十分龐大復(fù)雜的農(nóng)業(yè)機械化規(guī)劃問題，但它的解往往是局部最優(yōu)解，為了求出全局最優(yōu)解，只能從多個初始點出發(fā)進行迭代運算，再從中挑選出最優(yōu)者。非線性規(guī)劃法的計算比較復(fù)雜。

多年執(zhí)行國際大型農(nóng)業(yè)工程項目的實踐表明，國際農(nóng)業(yè)工程項目往往很難或者不太可能使用試驗對比法和綜合評判法進行農(nóng)機選型，只能依據(jù)專家的經(jīng)驗選型，有關(guān)品牌的選擇要根據(jù)商務(wù)情況、品牌實力和售后服務(wù)等信息進行綜合篩選。因此，推薦的農(nóng)機選型方法是專家推薦法，農(nóng)機數(shù)量配備方法優(yōu)先選擇作業(yè)量法和線性規(guī)劃法。

3結(jié)束語

根據(jù)國際大型農(nóng)業(yè)工程項目的特點，歸納了種植制度設(shè)計的要點。在作物選擇方面，根據(jù)自然條件、社會經(jīng)濟條件、種植習(xí)慣，以及國家的長期發(fā)展規(guī)劃來決定作物的種類；在初選作物種類后，通過對農(nóng)業(yè)氣候調(diào)查、土壤條件調(diào)查和水文條件調(diào)查，最后確定農(nóng)業(yè)種植制度；在未來項目運營中，可根據(jù)情況發(fā)展逐步優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)。農(nóng)機配置是依種植制度而定，優(yōu)秀的農(nóng)機配置方案能大幅減少采購成本，達到事半功倍的效果。推薦的農(nóng)機選型方法是專家推薦法，農(nóng)機數(shù)量配備方法優(yōu)先選擇作業(yè)量法和線性規(guī)劃法。